變頻技術(shù)在整芯阻燃輸送帶生產(chǎn)線上的應(yīng)用

王云芝

（安徽中意膠帶有限責(zé)任公司，安徽 淮北 235000）

安徽中意公司生產(chǎn)的煤礦用織物整芯阻燃帶具有高彈性、耐磨損、抗燃燒、使用壽命長等特點(diǎn)，適用于中、長距離輸送較高載量，是煤礦、碼頭輸送粉料、粒料和塊狀無腐蝕性物料的首選輸送帶。

1 阻燃帶生產(chǎn)線介紹、工藝要求和設(shè)備概況

阻燃帶以煤礦用輸送帶整體帶芯為骨架材料，帶芯在多臺牽引電機(jī)的拖動(dòng)下，首先經(jīng)過脫毛、烘干處理，然后經(jīng)過多種化工原料配制的糊料浸泡，再通過一段距離很長的塑化烘箱（熱量由熱交換器通過風(fēng)機(jī)供給）加溫烘干，最后利用擠出機(jī)由特制的模具把PVG橡膠（或PVC塑料）粉料加熱熔化后成為覆蓋膠粘貼在帶芯的正反兩面。阻燃帶產(chǎn)品有650mm～1600mm多種規(guī)格和5～13級多種級別，不同規(guī)格和級別的阻燃帶需要的覆蓋膠寬帶、厚度和用量不同。正反兩面覆蓋膠的厚度也不同，覆蓋膠的提供量是由擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，而且?guī)娓采w層要厚度均勻、附著力強(qiáng)、光澤度好。為了保證各種產(chǎn)品的質(zhì)量，必須要求帶芯的運(yùn)行速度和擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速配合協(xié)調(diào)，電機(jī)的速度變化響應(yīng)要快。帶芯的運(yùn)行速度是由安裝在不同位置的6臺5.5KW牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，兩臺擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速分別是由2臺55KW擠出機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的。塑化烘箱的溫度要求恒溫，它是通過數(shù)顯溫控儀控制16臺5.5KW熱風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

2 變頻控制的優(yōu)勢

變頻器工作原理。異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（又叫同步轉(zhuǎn)速）n。＝60f／p，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n＝60f（1－s）／p，其中f為輸入電流頻率，p為旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差與錠子磁場轉(zhuǎn)速之比，即轉(zhuǎn)差率，故改變供電電源的頻率便可改變其轉(zhuǎn)速，因此交流變頻調(diào)速是最簡單、最有效的交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式，它通過改變異步電動(dòng)機(jī)的輸入電流頻率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）節(jié)能（工頻狀態(tài)下運(yùn)行可節(jié)電3%～7%，低頻時(shí)節(jié)電40～60%）；（2）調(diào)速性能好 ，與其它形式的交流調(diào)速相比，在調(diào)速范圍、靜差率、動(dòng)態(tài)相應(yīng)等性能指標(biāo)上具有明顯的優(yōu)勢；（3）啟動(dòng)、制動(dòng)特性好，能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)加、減速曲線進(jìn)行設(shè)置；（4）啟動(dòng)電流小，且啟動(dòng)平滑無沖擊，延長設(shè)備使用壽命；（5）能夠同時(shí)改變頻率和輸出電壓，盡量避免電機(jī)出現(xiàn)過熱情況，從而達(dá)到降低故障率的目的；（6）調(diào)節(jié)精度比較高，帶有速度反饋閉環(huán)控制，起運(yùn)行中安全性能非常高；（7）有專用冷卻風(fēng)扇、低頻時(shí)散熱效果好。此技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地推動(dòng)了異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗。變頻器的保護(hù)功能很強(qiáng)而且全面：有過流、過壓、欠壓、缺相、過熱、接地保護(hù)等。

3 變頻器電機(jī)取代傳統(tǒng)電機(jī)

2006年技術(shù)改造之前，安徽中意膠帶公司使用的擠出機(jī)電機(jī)是2臺75KW的三相異步換向器電動(dòng)機(jī)。此種電機(jī)具有遙控裝置、測速發(fā)動(dòng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、整流子、換向器、集電環(huán)等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，調(diào)速范圍小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，速度精度低。作為整條生產(chǎn)線的牽引電機(jī)是電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)（亦稱滑差電機(jī)），在結(jié)構(gòu)上比一般異步電動(dòng)機(jī)增加了電磁轉(zhuǎn)差離合器和測速發(fā)電機(jī)，通過控制器只可在10：1或其他速比范圍內(nèi)進(jìn)行無極調(diào)速。普通異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載（額定工作點(diǎn)）附近運(yùn)行時(shí)的效率最高在74～92%之間，但在空載時(shí)其仍運(yùn)行于額定磁通，勵(lì)磁電流不變，鐵損和由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的定子銅損保持不變，電機(jī)的運(yùn)行效率和功率因數(shù)會(huì)明顯下降。因此，對于長期輕載運(yùn)行或負(fù)載變化范圍較寬的異步電動(dòng)機(jī)，存在很大的節(jié)能空間?，F(xiàn)在工業(yè)上廣泛使用的變頻專用電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，有專用冷卻風(fēng)扇，能在低速區(qū)長期運(yùn)行，維修率低，調(diào)速方便。

4 控制方式的改進(jìn)

傳統(tǒng)的電機(jī)控制多數(shù)采用接觸器控制。此種控制線路復(fù)雜，故障率高，自動(dòng)化程度低。2006年安徽中意膠帶公司在全國率先把變頻技術(shù)應(yīng)用到擠出機(jī)控制上，兩臺75kw變頻專用電機(jī)取代了異步換向器電機(jī)，多年的實(shí)踐證明了這種控制方式的優(yōu)勢。2010年中意膠帶公司在搬遷到新廠區(qū)后，阻燃帶生產(chǎn)線全面應(yīng)用了變頻技術(shù)，16臺5.5kw的熱風(fēng)機(jī)、6臺5.5kw的牽引電機(jī)、2臺75kw的擠出機(jī)電機(jī)和一些輔助電機(jī)（冷卻循環(huán)水泵、真空泵、振動(dòng)泵、卷取機(jī)）全部采用變頻電機(jī)。這些電機(jī)的控制全部采用了變頻器，并且根據(jù)負(fù)載的特性不同，選用不同的類型。熱風(fēng)機(jī)、水泵、真空泵、振動(dòng)泵、卷取機(jī)采用通用型變頻器，牽引電機(jī)和擠出機(jī)電機(jī)采用矢量型變頻器?，F(xiàn)在經(jīng)過安裝、調(diào)試、試運(yùn)行后，已經(jīng)全部投入正常使用。

為了滿足生產(chǎn)的要求，對于不同的電機(jī)采用不同的控制方式：熱風(fēng)機(jī)采用了面板加端子控制，如圖（1），擠出機(jī)電機(jī)采用面板加端子控制，電位器給定模擬信號調(diào)速，如圖（2）。

圖1

圖2

由于在生產(chǎn)中帶芯要有一定的伸展力，所以多臺牽引電機(jī)采用點(diǎn)動(dòng)與長車相結(jié)合、頻率源由主頻率源和輔助頻率源疊加給定，兩種模擬信號通過調(diào)節(jié)不同的電位器產(chǎn)生、組合，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立調(diào)速控制與同步聯(lián)動(dòng)調(diào)速控制，既能同啟、同停、又能同速運(yùn)行，而且每臺電機(jī)的速度可以單獨(dú)微動(dòng)調(diào)節(jié)，如圖（3）和圖（4）。

圖3

圖4

整條生產(chǎn)線在進(jìn)行技術(shù)改造后，操作簡單方便，直觀明了，電氣控制部分故障率明顯降低，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。變頻器的輸出端子接有電流表和轉(zhuǎn)速表，有利于操作人員及時(shí)動(dòng)態(tài)地檢測電機(jī)在實(shí)時(shí)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種參數(shù)。牽引電機(jī)和擠出電機(jī)長期運(yùn)行在20～30Hz之間就能滿足生產(chǎn)要求，所以通過變頻器控制大大節(jié)約了用電量，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，給公司直接帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］馬揚(yáng).變頻技術(shù)在礦井通風(fēng)上的節(jié)能分析［J］.淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（3）.

［2］李正吾 .新電工手冊［M］.合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

［3］曹光華 .電工安全技術(shù)［M］.合肥：安徽人民出版社，2010.